半导体装置及监测半导体装置的温度的方法与流程

1.本揭示是关于一种半导体装置，特别是关于一种包含温度无关电流产生器的半导体装置。

背景技术：

2.诸如集成电路(integrated circuit，ic)的半导体装置指定为在温度范围内操作。通常，若半导体装置高速运行，则由此产生的热量增加。

技术实现要素：

3.本揭示的一实施例提供一种半导体装置，包含温度无关电流产生器、第一脉冲信号产生器以及第一计数器。温度无关电流产生器用以产生与温度无关的参考电流及为参考电流的复制品的镜像电流。第一脉冲信号产生器耦接至温度无关电流产生器且用以对镜像电流进行采样以产生脉冲信号。第一计数器耦接至第一脉冲信号产生器且用以获取由第一脉冲信号产生器产生的脉冲信号的第一数量。当判定由此获得的脉冲信号的第一数量小于预定临限值时，允许第一脉冲信号产生器产生脉冲信号，且当判定由此获得的脉冲信号的第一数量等于预定临限值时，禁止第一脉冲信号产生器产生脉冲信号。
4.本揭示的另一实施例提供一种半导体装置，包含温度相关电流产生器、第二脉冲信号产生器以及第二计数器。温度相关电流产生器用以产生与温度相关的温度相关电流。第二脉冲信号产生器耦接至温度相关电流产生器且用以对温度相关电流进行采样以产生脉冲信号。第二计数器耦接至第二脉冲信号产生器且用以获取由第二脉冲信号产生器产生的脉冲信号的数量。当判定由此获得的脉冲信号的数量小于预定临限值时，允许第二脉冲信号产生器产生脉冲信号，且当判定由此获得的脉冲信号的数量等于预定临限值时，禁止第二脉冲信号产生器产生脉冲信号。
5.本揭示的另一实施例提供一种监测半导体装置的温度的方法，包含以下步骤：产生与温度无关的参考电流；复制参考电流以产生第一镜像电流、第二镜像电流及第三镜像电流；采样第一镜像电流以产生多个第一脉冲信号；计数第一脉冲信号的第一数量以产生第一数字码；基于第二镜像电流及第三镜像电流产生与温度相关的温度相关电流；采样温度相关电流以产生多个第二脉冲信号；以及计数第二脉冲信号的第二数量以产生第二数字码，由此使用第一数字码及第二数字码监测半导体装置的温度。
附图说明
6.结合附图，根据以下详细描述可以最好地理解本揭示内容的各态样。
7.图1为说明根据本揭示内容的各种实施例的例示性半导体装置的示意性方块图；
8.图2为说明根据本揭示内容的各种实施例的例示性温度无关电流产生器的示意性电路图；
9.图3a为说明根据本揭示内容的各种实施例的例示性第一脉冲信号产生器的示意
性电路图；
10.图3b为说明根据本揭示内容的各种实施例的例示性第二脉冲信号产生器的示意性电路图；
11.图4为说明根据本揭示内容的各种实施例的例示性开关的示意性电路图；
12.图5为说明根据本揭示内容的各种实施例的例示性温度相关电流产生器的示意性电路图；
13.图6为说明根据本揭示内容的各种实施例的例示性电流失配校正电路/电压偏移校正电路的示意性电路图；
14.图7为说明根据本揭示内容的各种实施例的另一例示性温度相关电流产生器的示意性电路图；
15.图8为说明根据本揭示内容的各种实施例的另一例示性温度相关电流产生器的示意性电路图；
16.图9为说明根据本揭示内容的各种实施例的例示性第一计数器的示意性电路图；
17.图10为说明根据本揭示内容的各种实施例的例示性第二计数器的示意性电路图；
18.图11为说明根据本揭示内容的各种实施例的另一例示性第二计数器的示意性电路图；
19.图12为说明根据本揭示内容的各种实施例的耦接至外部温度量测仪器的例示性半导体装置的示意性电路图；
20.图13为说明与根据本揭示内容的各种实施例的与半导体装置相关联的例示性信号的示意性时序图；
21.图14为说明根据本揭示内容的各种实施例的监测半导体装置的温度的例示性方法的流程图；
22.图15为说明根据本揭示内容的各种实施例的另一例示性半导体装置的示意性方块图；
23.图16为说明根据本揭示内容的各种实施例的监测半导体装置的温度的另一例示性方法的流程图。
24.【符号说明】
25.100:半导体装置
26.110:温度无关电流产生器
27.120:温度相关电流产生器
28.130:参考电压产生器
29.140:第一脉冲信号产生器
30.150:第二脉冲信号产生器
31.160:第一计数器
32.170:第二计数器
33.210:参考电流产生电路
34.220:电流镜像电路
35.230:运算放大器
36.310、320:比较器
37.410:nmos晶体管
38.420:pmos晶体管
39.510:电流提取器
40.520:热感测器
41.530:电流失配校正电路
42.540:电压偏移校正电路
43.550:运算放大器
44.700、800:温度相关电流产生器
45.910:第一计数器部分
46.920:第二计数器部分
47.930:第三计数器部分
48.940:第一正反器
49.950:第二正反器
50.960:第三正反器
51.970:第四正反器
52.1010:第四计数器部分
53.1030:第五计数器部分
54.1110:第四计数器部分
55.1130:第五计数器部分
56.1200:外部温度量测仪器
57.1400:方法
58.1410、1420、1430、1440、1450、1460、1470、1480、1490:操作
59.1500:半导体装置
60.1600:方法
61.1610、1620、1630、1640、1650、1660、1670、1680、1690:操作
62.c1:电容器
63.c
a_0
～c
a_x
、c
a_i
、c
a_i+1
、c
b_0
～c
b_y
:输出端
64.ch0、ch1:输出端
65.chop1、chop2:斩波信号
66.dc1、dc2:数字码
67.enable:信号
68.i1、i2:电流
69.i
ctat
:ctat电流
70.i
mirror1
～i
mirror3
:镜像电流
71.in:输入节点
72.i
ptat
:ptat电流
73.i
ref
:参考电流
74.m1～m5:晶体管
75.measured_done:信号
76.n:否
77.n1～n7:节点
78.out:输出节点
79.ps1、ps2:脉冲信号
80.q1、q2:晶体管
81.r1～r6:电阻器
82.reset:重设信号
83.s1～s8:开关
84.switch1、switch2:开关信号
[0085]v1
、v2:电压
[0086]vcap1
、v
cap2
:电容器电压
[0087]vctat
:第一输入电压
[0088]vctat
':第二输入电压
[0089]vdd
:第一电源电压
[0090]vref
:参考电压
[0091]
vss:第二电源电压
[0092]
y:是
[0093]itd
:温度相关电流
具体实施方式
[0094]
以下揭示内容提供了许多不同的实施例或实例，用于实现所提供主题的不同特征。下面描述元件及布置的具体实例以简化本揭示内容。当然，这些仅仅为实例而不旨在进行限制。此外，本揭示内容可在各种实例中重复元件符号及/或字母。此重复出于简单及清楚的目的，且其本身并不规定所讨论的各种实施例及/或组态之间的关系。
[0095]
诸如集成电路(integrated circuit，ic)的半导体装置指定为在温度范围内操作。通常，若半导体装置高速运行，则由此产生的热量增加。若热量增加超过指定的温度范围，则半导体装置的特性会以可能对其性能及可靠性产生不利影响的方式发生变化。因此可能需要监测半导体装置的温度。侦测温度且产生与温度相关的(亦即随温度变化的)温度相关电流的热感测器可嵌入在半导体装置中。因此可将外部温度量测仪器连接至半导体装置以使用温度相关电流来量测其温度。
[0096]
热感测器可在半导体装置中实现。在实例中，热感测器侦测半导体装置的温度且产生与温度相关的(亦即随温度变化的)电流。温度相关电流可为与绝对温度成比例(proportional to absolute temperature，ptat)电流或与绝对温度互补(complementary to absolute temperature，ctat)电流。ptat电流具有正温度系数，因此与温度成正比。亦即，ptat电流随着温度的升高而增加。与ptat电流相反，ctat电流具有负温度系数，因此与温度成反比。亦即，ctat电流随着温度的升高而降低。当希望使用温度相关电流来监测半导体装置的温度时，半导体装置可利用外部参考时脉产生器与其连接。这会使半导体装置的温度监测变得繁琐、耗时且不方便。
[0097]
如本文描述的系统及方法包括半导体装置，例如根据实施例的图1中的半导体装
置100，此举可避免在监测其温度期间连接至外部参考时脉产生器。例如，半导体装置100包括温度相关电流产生器(例如，图5中的温度相关电流产生器120)，该温度相关电流产生器产生温度相关电流，例如ptat或ctat电流，该电流与温度相关，亦即随温度而变化，且包括电流失配校正电路，例如电流失配校正电路530，及电压偏移校正电路，例如，电压偏移校正电路540，每一电路有助于通过温度相关电流产生器产生相对准确的温度相关电流。代替外部参考时脉产生器，在半导体装置中包括产生斩波信号的计数器，例如计数器160或计数器170。电流失配校正电路530及电压偏移校正电路540中的每一者回应斩波信号以周期性地反转极性，由此温度相关电流产生器产生相对准确的温度相关电流。
[0098]
更详细地，图1为说明根据本揭示内容的各种实施例的例示性半导体装置100的示意性方块图。如图1所说明，半导体装置100，例如集成电路(integrated circuit，ic)，包括温度无关电流产生器110、温度相关电流产生器120、参考电压产生器130、第一脉冲信号产生器140、第二脉冲信号产生器150、第一计数器160及第二计数器170，均连接在用以接收第一电源电压(v
dd
)的节点(n1)与用以接收低于第一电源电压(v
dd
)的第二电源电压(vss)(例如0v)的节点(n2)之间。
[0099]
温度无关电流产生器110用以产生参考电流，例如图2中的参考电流(i
ref
)，实质上与温度无关，亦即实质上不随温度变化。温度无关电流产生器110进一步用以产生一或多个镜像电流(i
mirror1
～i
mirror3
)，实质上为参考电流(i
ref
)的复制。
[0100]
参考电压产生器130用以产生参考电压(v
ref
)，在例示性实施例中，该参考电压(v
ref
)为电源电压(v
dd
)的小部分。在该例示性实施例中，参考电压产生器130可为分压器的形式，且包括串联连接在节点(n1、n2)之间的一对电阻器及位于电阻器之间且提供参考电压(v
ref
)的接合面。在其他实施例中使用参考电压产生器130的其他组态。
[0101]
第一脉冲信号产生器140连接至温度无关电流产生器110及参考电压产生器130，且用以使用参考电压(v
ref
)对镜像电流(i
mirror1
)进行采样以产生脉冲信号(ps1)。
[0102]
第一计数器160连接至第一脉冲信号产生器140，且用以计数/获取由第一脉冲信号产生器140产生的脉冲信号(ps1)的数量。第一计数器160进一步用以输出数字码(dc1)，亦即1及0的序列，表示由此获得的脉冲信号(ps1)的数量。注意，第一计数器160的数字码(dc1)及第二计数器170的数字码(dc2)可由耦接至半导体装置100以量测半导体装置100的温度的外部温度量测仪器使用，例如图12中的外部温度量测仪器1200。
[0103]
第一计数器160进一步用于判定由此获得的脉冲信号(ps1)的数量是否小于或等于预定临限值，在判定由此获得的脉冲信号(ps1)的数量小于预定临限值时，允许第一脉冲信号产生器140产生脉冲信号，且当判定由此获得的脉冲信号(ps1)的数量等于预定临限值时，禁止第一脉冲信号产生器140产生脉冲信号。
[0104]
温度相关电流产生器120连接至温度无关电流产生器110且用以基于镜像电流(i
mirror2
、i
mirror3
)产生与温度相关的(亦即随温度变化的)温度相关电流(i
td
)。在该例示性实施例中，温度相关电流(i
td
)随着半导体装置100的温度升高而增加，因此可称为ptat电流。在替代实施例中，温度相关电流(i
td
)随着半导体装置100的温度升高而减小，因此可称为ctat电流。
[0105]
第二脉冲信号产生器150连接至温度相关电流产生器120及参考电压产生器130，且用以使用参考电压(v
ref
)对温度相关电流(i
td
)进行采样，以产生脉冲信号(ps2)。
[0106]
第二计数器170连接至第二脉冲信号产生器150及第一计数器160且用以计数/获取由第二脉冲信号产生器150产生的脉冲信号(ps2)的数量。第二计数器170进一步用以输出数字码(dc2)，亦即1及0的序列，指示由此获得的脉冲信号(ps2)的数量。如上所述，半导体装置100可耦接至使用数字码(dc1、dc2)量测其温度的外部温度量测仪器，例如图12中的外部温度量测仪器1200。
[0107]
用于温度无关电流产生器110的例示性支持电路在图2中描绘。应理解，这些电路是提供作为实例而非限制，且其他合适的温度无关电流产生器110电路在本揭示内容的范围内。图2为说明根据本揭示内容的各种实施例的例示性温度无关电流产生器110的示意性电路图。如图2所说明，温度无关电流产生器110为带隙(bandgap)电路的形式，且包括参考电流产生电路210及电流镜像电路220。参考电流产生电路210用于产生参考电流(i
ref
)，且包括运算放大器230、晶体管(m1、q1)及电阻器r1、r2。电流镜像电路220连接至参考电流产生电路210，且用以产生一或多个镜像电流(i
mirror1
～i
mirror3
)，这些镜像电流为参考电流(i
ref
)实质上的复制品(例如，在1％、5％、10％内)，且包括一或多个晶体管(m2～m4)。
[0108]
在操作中，在启动之后，运算放大器230迫使其运放(op-amp)输入端的输入电压实质上彼此相等。因此，运算放大器230的运放输出端的输出自高信号位准转变为低信号位准。此举启用晶体管(m1、q1)。因此，ptat电流(i
ptat
)流过电阻器(r1)及晶体管(q1)，且ctat电流流过电阻器(r2)。如图2所说明，ctat电流(i
ctat
)添加至ptat电流(i
ptat
)，由此参考电流产生电路210产生参考电流(i
ref
)。由于晶体管(m2～m4)与晶体管(m1)并联连接，因此实质上为参考电流(i
ref
)的复制品的镜像电流(i
mirror1
～i
mirror3
)流过晶体管(m2～m4)。
[0109]
用于第一脉冲信号产生器140及第二脉冲信号产生器150的例示性支持电路分别在图3a及图3b中描绘。应理解，这些电路是提供作为实例而非限制，且其他合适的第一脉冲信号产生器140电路及第二脉冲信号产生器150电路在本揭示内容的范围内。图3a为说明根据本揭示内容的各种实施例的例示性第一脉冲信号产生器140的示意性电路图。图3b为说明根据本揭示内容的各种实施例的例示性第二脉冲信号产生器150的示意性电路图。如图3a所说明，第一脉冲信号产生器140包括第一开关(s1)、第二开关(s2)、电容器(c1)及比较器310。第一开关(s1)及第二开关(s2)回应于来自第一计数器160的开关信号(switch1)以下文描述的方式控制其切换动作。尽管未图示，但反向器连接在第一计数器160与第二开关(s2)之间。同样，当第一开关(s1)处的开关信号(switch1)处于高/低信号位准时，开关信号(switch1)的补体(complement)，亦即低/高信号位准，处于第二开关(s2)，反之亦然。
[0110]
第一开关(s1)具有连接至温度无关电流产生器110的第一开关端、连接至节点(n3)的第二开关端及用以接收开关信号(switch1)的第三开关端。第二开关(s2)具有连接至节点(n2)的第一开关端、连接至节点(n3)的第二开关端及用以接收开关信号(switch1)的补体的第三开关端。
[0111]
电容器(c1)与第二开关(s2)并联连接。比较器310具有连接至节点(n3)的第一比较器输入端、连接至参考电压产生器130的第二比较器输入端及连接至第一计数器160的比较器输出端。
[0112]
如图3b所说明，第二脉冲信号产生器140包括第一开关(s3)、第二开关(s4)、电容器(c2)及比较器320。第一开关(s3)及第二开关(s4)回应于来自第二计数器170的开关信号(switch2)以下文描述的方式控制其切换动作。尽管未图示，反向器连接在第二计数器170
与第二开关(s4)之间。同样，当第一开关(s3)处的开关信号(switch2)处于高/低信号位准时，开关信号(switch2)的补体，亦即低/高信号位准，处于第二开关(s4)，反之亦然。
[0113]
第一开关(s3)具有连接至温度相关电流产生器120的第一开关端、连接至节点(n4)的第二开关端及用以接收开关信号(switch2)的第三开关端。第二开关(s4)具有连接至节点(n2)的第一开关端、连接至节点(n4)的第二开关端及用以接收开关信号(switch2)的补体的第三开关端。
[0114]
电容器(c2)与第二开关(s4)并联连接。比较器320具有连接至节点(n4)的第一比较器输入端、连接至参考电压产生器130的第二比较器输入端及连接至第二计数器170的比较器输出端。
[0115]
在操作中，脉冲信号产生器140、150接收具有高信号位准的开关信号(switch1、switch2)，从而启用第一开关(s1、s3)且实质上同时停用第二开关(s2、s4)，此举对电容器(c1、c2)充电。进而导致出现在节点(n3、n4)的电容器电压(v
cap1
、v
cap2
)增加。当电容器电压(v
cap1
、v
cap2
)增加至实质上等于参考电压(v
ref
)时，比较器310、320的比较器输出端处的脉冲信号(ps1、ps2)自低信号位准转变为高信号位准。此后，脉冲信号产生器140、150接收具有低信号位准的开关信号(switch1、switch2)，从而停用第一开关(s1、s3)且实质上同时启用第二开关(s2、s4)。此举使电容器(c1、c2)放电。进而导致出现在节点(n3、n4)处的电容器电压(v
cap1
、v
cap2
)降低。当电容器电压(v
cap1
、v
cap2
)降低至小于参考电压(v
ref
)时，比较器310、320的比较器输出端处的脉冲信号(ps1、ps2)自高信号位准转变回低信号位准，由此脉冲信号产生器140、150产生脉冲信号(ps1、ps2)。
[0116]
在例示性实施例中，开关(s1～s4)中的至少一者具有图4所展示的组态。在其他实施例中使用开关(s1～s4)的其他组态。图4为说明根据本揭示内容的各种实施例的例示性开关(s1～s4)的示意性电路图。如图4所说明，开关(s1～s4)为传输栅极形式，且包括n型金氧半导体(n-type metal oxide semiconductor，nmos)晶体管410、与nmos晶体管410并联的p型mos晶体管(p-type mos transistor，pmos)420、连接在nmos晶体管410的源极与pmos晶体管420的源极之间且用作开关(s1～s4)的第一开关端的输入节点(in)及连接在nmos晶体管410的漏极与pmos晶体管420的漏极之间且用作开关(s1～s4)的第二开关端的输出节点(out)。用作开关(s1～s4)的第三开关端的节点(n5)连接至nmos晶体管410的栅极。反向器430连接在节点(n5)与pmos晶体管420的栅极之间。因此，当节点(n5)(亦即，开关s1～s4的第三开关端)处的开关信号处于高信号位准时，启用nmos晶体管410及pmos晶体管420且在输入节点(in)与输出节点(out)之间(亦即，在开关s1～s4的第一开关端与第二开关端之间)存在低电阻路径。
[0117]
另一方面，当节点(n5)(亦即，开关s1～s4的第三开关端)处的开关信号处于低信号位准时，停用nmos晶体管410及pmos晶体管420，且在输入节点(in)与输出节点(out)之间(亦即，在开关s1～s4的第一开关端与第二开关端之间)存在高电阻路径。
[0118]
用于温度相关电流产生器120的例示性支持电路在图5中描绘。应理解，这些电路是提供作为实例而非限制，且其他温度相关电流产生器120电路在本揭示内容的范围内。图5为说明根据本揭示内容的各种实施例的例示性温度相关电流产生器120的示意性电路图。如图5所说明，温度相关电流产生器120包括电流提取器510及热感测器520。电流提取器510用以自镜像电流(i
mirror3
)提取温度相关电流(i
td
)，亦即ptat电流，且包括电流失配校正电
路530、电压偏移校正电路540、运算放大器550、晶体管(m5)及电阻器(r3)。电流失配校正电路530具有分别连接至温度无关电流产生器110的晶体管(m3、m4)的漏极的正输入端及负输入端，及分别连接至节点(n6、n7)的正输出端及负输出端。
[0119]
电压偏移校正电路540具有连接至节点(n6)的正输入端及连接至节点(n8)的负输入端。电压偏移校正电路540进一步具有分别连接至运算放大器550的第一及第二运放输入端的正输出端及负输出端。运算放大器550的运放输出端连接至晶体管(m5)的栅极。晶体管(m5)的源极连接至节点(n8)。电阻器(r3)具有实质上为零的温度系数且连接在节点(n2)与节点(n8)之间。在该例示性实施例中，热感测器520包括晶体管(q2)，该晶体管(q2)具有负温度系数且包括连接至节点(n6)的源极及彼此连接且连接至节点(n2)的栅极及漏极。
[0120]
在操作中，参看图5，热感测器520侦测半导体装置100的温度。同时，镜像电流(i
mirror2
、i
mirror3
)经由电流失配校正电路530分别自晶体管(m3、m4)流向节点(n6、n7)。因为晶体管(q2)具有负温度系数，亦即晶体管(q2)两端的电压与温度成反比，故第一输入电压(v
ctat
)出现在运算放大器550的第一运放输入端。然后，运算放大器550将第一输入电压(v
ctat
)转换为流经电阻器(r3)及晶体管(m5)的ctat电流(i
ctat
)，从而第二输入电压(v
ctat
')出现在运算放大器550的第二运放输入端。如图5所说明，自镜像电流(i
mirror3
)减去ctat电流(i
ctat
)，由此电流提取器510自镜像电流(i
mirror3
)提取温度相关电流(i
td
)，亦即ptat电流。
[0121]
理想地，流过晶体管(m3、m4)的镜像电流(i
mirror2
、i
mirror3
)彼此相等。然而，由于工艺变化、晶体管老化等，例如晶体管(m3、m4)的临限电压可能彼此不同。因此，即使晶体管(m3、m4)可具有实质上相同的尺寸，亦即实质上相等的w/l比，镜像电流(i
mirror2
、i
mirror3
)仍然可能显著失配。电流失配校正电路530用以减少其间的这种电流失配。例如，在例示性实施例中，电流失配校正电路530具有图6所展示的组态。电流失配校正电路530的其他组态用于其他实施例中。图6为说明根据本揭示内容的各种实施例的例示性电流失配校正电路530的示意性电路图。如图6所说明，电流失配校正电路530回应于在第一计数器160的高信号位准与低信号位准之间转换的斩波信号(chop1)，以下文描述的方式减少镜像电流(i
mirror2
、i
mirror3
)之间的电流失配。例如，当斩波信号(chop1)处于高信号位准时，亦即当启用开关(s5、s8)且停用开关(s6、s7)时，电流失配校正电路530的正输入端连接至电流失配校正电路530的正输出端，且电流失配校正电路530的负输入端连接至电流失配校正电路530的负输入端。因此，在电流失配校正电路530的正输出端的电流(i1)值为电流失配校正电路530的正输入端的镜像电流(i
mirror2
)值，且电流失配校正电路530的负输出端的电流(i2)值为电流失配校正电路530的负输入端的镜像电流(i
mirror3
)值。
[0122]
另一方面，当斩波信号(chop1)处于低信号位准时，亦即当停用开关(s5、s8)且启用开关(s6、s7)时，电流失配校正电路530的正输入端连接至电流失配校正电路530的负输出端，且电流失配校正电路530的负输入端连接至电流失配校正电路530的正输出端。因此，电流失配校正电路530的正输出端的电流(i1)值为电流失配校正电路530的负输入端的镜像电流(i
mirror3
)值，且电流失配校正电路530的负输出端的电流(i2)值为电流失配校正电路530正输入端的镜像电流(i
mirror2
)值。亦即，通过周期性地反转电流失配校正电路530的极性中，电流(i1)的平均值最终成为镜像电流(i
mirror2
、i
mirror3
)的平均值。同样，电流(i2)的平均值最终成为镜像电流(i
mirror2
、i
mirror3
)的平均值。因此，当在镜像电流(i
mirror2
、i
mirror3
)之
间发生电流失配时，可以使电流(i1、i2)的平均值彼此相等，从而即使不能消除这种电流失配，亦可通过电流失配校正电路530减小这种电流失配。
[0123]
理想地，运算放大器550的运放输入端的输入电压(v
ctat
、v
ctat
')彼此相等。然而，由于工艺变化、晶体管老化等，例如运算放大器550的输入晶体管的临限电压可能彼此不同。因此，即使输入晶体管可能具有实质上相同的尺寸，亦即实质上相等的w/l比，输入电压(v
ctat
、v
ctat
')之间的电压偏移仍可能相当高。电压偏移校正电路540用以减少这种电压偏移。例如，在例示性实施例中，电压偏移校正电路540具有图6所展示的组态。电压偏移校正电路540的其他组态用于其他实施例中。图6为说明根据本揭示内容的各种实施例的电压偏移校正电路540的示意性电路图。如图6所说明，电压偏移校正电路540回应于在第一计数器160的高信号位准与低信号位准之间转换的斩波信号(chop2)，以下文描述的方式减少输入电压(v
ctat
、v
ctat
')之间的电压偏移。例如，当斩波信号(chop2)处于高信号位准时，亦即当启用开关(s5、s8)且停用开关(s6、s7)时，电压偏移校正电路540的正输入端连接至电压偏移校正电路540的正输出端，且电压偏移校正电路540的负输入端连接至电压偏移校正电路540的负输出端。因此，在电流失配校正电路530的正输出端的电压(v1)值为电压偏移校正电路540的正输入端的输入电压(v
ctat
)值，且电压偏移校正电路540的负输出端的电压(v2)值为电压偏移校正电路540的负输入端的输入电压(v
ctat
')值。
[0124]
另一方面，当斩波信号(chop2)处于低信号位准时，亦即当停用开关(s5、s8)且启用开关(s6、s7)时，电压偏移校正电路540的正输入端连接至电压偏移校正电路540的负输出端，且电压偏移校正电路540的负输入端连接至电压偏移校正电路540的正输出端。因此，电压偏移校正电路540的正输出端的电压(v1)值为电压偏移校正电路540的负输入端的输入电压(v
ctat
')值，且电压偏移校正电路540的负输出端的电压(v2)值为电压偏移校正电路540的正输入端的输入电压(v
ctat
)的值。亦即，通过周期性地反转电压偏移校正电路530的极性，电压(v1)的平均值最终成为输入电压(v
ctat
、v
ctat
')的平均值。同样，电流(v2)的平均值最终成为输入电压(v
ctat
、v
ctat
')的平均值。因此，当输入电压(v
ctat
、v
ctat
')之间出现电压偏移时，可以使电压(v1、v2)的平均值彼此相等，从而即使不能消除这种电压偏移，亦可通过电压偏移校正电路540减小这种电压偏移。
[0125]
图7为说明根据本揭示内容的各种实施例的另一例示性温度相关电流产生器700的示意性电路图。温度相关电流产生器700与温度相关电流产生器120的不同之处在于，温度相关电流产生器700的热感测器520包括具有负温度系数且连接在节点(n2、n6)之间的电阻器(r4)。在替代实施例中，温度相关电流产生器700的热感测器520包括具有负温度系数且连接在节点(n2、n6)之间的二极管。
[0126]
在操作中，参看图7，热感测器520侦测半导体装置100的温度。同时，镜像电流(i
mirror2
、i
mirror3
)经由电流失配校正电路530分别自晶体管(m3、m4)流向节点(n6、n7)。因为电阻器(r4)具有负温度系数，亦即电阻器(r4)两端的电压与温度成反比，故第一输入电压(v
ctat
)出现在运算放大器550的第一运放输入端。然后，运算放大器550将第一输入电压(v
ctat
)转换为流经晶体管(m5)及电阻器(r3)的ctat电流(i
ctat
)，从而第二输入电压(v
ctat
')出现在运算放大器550的第二运放输入端。如图7所说明，自镜像电流(i
mirror3
)减去ctat电流(i
ctat
)，由此电流提取器510自镜像电流(i
mirror3
)提取温度相关电流(i
td
)，亦即ptat电流。
[0127]
图8为说明根据本揭示内容的各种实施例的另一例示性温度相关电流产生器800的示意性电路图。本实施例的温度相关电流产生器800与温度相关电流产生器120的不同之处在于，温度相关电流产生器800的电流提取器510用以自镜像电流(i
mirror3
)减去ptat电流，从而自镜像电流(i
mirror3
)提取温度相关电流(i
td
)，亦即ctat电流。温度相关电流产生器800的热感测器520包括电阻器(r5)，该电阻器(r5)具有正温度系数且连接在节点(n2、n6)之间。
[0128]
在操作中，参看图8，热感测器520侦测半导体装置100的温度。同时，镜像电流(i
mirror2
、i
mirror3
)经由电流失配校正电路530分别自晶体管(m3、m4)流向节点(n6、n7)。因为电阻器(r5)具有正温度系数，亦即电阻器(r6)两端的电压与温度成正比，故第一输入电压(v
ptat
)出现在运算放大器550的第一运放输入端。然后，运算放大器550将第一输入电压(v
ptat
)转换为流经电阻器(r5)及晶体管(m5)的ptat电流(i
ptat
)，从而第二输入电压(v
ptat
')出现在运算放大器550的第二运放输入端。如图8所说明，自镜像电流(i
mirror3
)减去ptat电流(i
ptat
)，由此电流提取器510自镜像电流(i
mirror3
)提取温度相关电流(i
td
)，亦即ctat电流。
[0129]
用于第一计数器160的例示性支持电路在图9中描绘。应理解，这些电路是提供作为实例而非限制，且其他第一计数器160电路在本揭示内容的范围内。图9为说明根据本揭示内容的各种实施例的例示性第一计数器160的示意性电路图。如图9所说明，第一计数器160包括第一计数器部分910、第二计数器部分920及第三计数器部分930。第一计数器部分910包括多个正反器，例如d型正反器，以及与门。每一正反器具有输出端(c
a_0
～c
a_x
)。输出端(c
a_i+1
)连接至正反器的重设端。与门具有连接至脉冲信号产生器140以接收脉冲信号(ps1)的第一输入端及用以接收enable信号的第二输入端。enable信号可由半导体装置100内部或外部的电路提供。与门的输出端连接至第一计数器部分910的第一正反器的时脉端及脉冲信号产生器140的开关(s1、s2)。第一计数器部分910的这种结构允许第一计数器160计数/获取由脉冲信号产生器140产生的脉冲信号(ps1)的数量，以一系列位元的形式输出由此获得的脉冲信号(ps1)的数量，且产生开关信号(switch1)及重设信号(reset)。
[0130]
第二计数器部分920包括第一正反器940、第二正反器950、第三正反器960及第四正反器970，例如d型正反器、与门，以及与非门，例如串联连接的与门与反向器。第一正反器940及第二正反器950中的每一者具有输出端(ch0、ch1)。与门具有连接至第一计数器部分910的输出端(c
a_i
)的第一输入端、用以接收enable信号的第二输入端及连接至第一正反器940的时脉端的输出端。第三正反器960及第四正反器970中的每一者具有连接至输出端(ch0、ch1)中的相应一者的输入端。与非门具有连接至第一计数器部分910的输出端(c
a_i
)的第一输入端、用以接收enable信号的第二输入端及连接至第三正反器960及第四正反器970的时脉端的输出端。第二计数器部分920的这种结构允许由第一计数器160产生斩波信号(chop1、chop2)。
[0131]
第三计数器部分930包括多个正反器(例如，d型正反器)、与非门(例如，串联连接的与门及反向器)。每一正反器具有连接至第一计数器部分910的相应一个输出端(c
a_0
～c
a_x
)的输入端。与非门具有连接至第一计数器部分910的输出端(c
a_i
)的第一输入端、用以接收enable信号的第二输入端及连接至正反器的时脉端的输出端。第三计数器部分930的这种结构允许第一计数器160将数字码(dc1)输出至外部温度量测仪器，例如图12中的外部
温度量测仪器1200。
[0132]
用于第二计数器170的例示性支持电路在图10中描绘。应理解，这些电路是提供作为实例而非限制，且其他第二计数器170电路在本揭示内容的范围内。图10为说明根据本揭示内容的各种实施例的例示性第二计数器170的示意性电路图。如图10所说明，第二计数器170包括第四计数器部分1010及第五计数器部分1030。第四计数器部分1010包括多个正反器，例如d型正反器和与门。第四计数器部分1010的每一正反器具有输出端(c
b_0
～c
b_y
)。第一计数器部分910的输出端(c
a_i+1
)连接至第四计数器部分1010的正反器的重设端。与门具有连接至脉冲信号产生器150的用于接收脉冲信号(ps2)的第一输入端及连接至第一计数器部分910的输出端(c
a_i
)的第二输入端。与门的输出端连接至第四计数器部分1010的第一正反器的时脉端及脉冲信号产生器150的开关(s3、s4)。第四计数器部分1010的这种结构允许第二计数器170计数/获取由脉冲信号产生器150产生的脉冲信号(ps2)的数量，以将由此获得的脉冲信号(ps2)的数量以一系列位元的形式输出，产生开关信号(switch2)。
[0133]
第五计数器部分1030包括多个正反器(例如，d型正反器)、与非门(例如，串联连接的与门及反向器)。每一正反器具有连接至第四计数器部分1010的相应一个输出端(c
b_0
～c
b_y
)的输入端。与非门具有连接至第一计数器部分910的输出端(c
a_i
)的第一输入端、用以接收enable信号的第二输入端及连接至第五计数器部分1030的正反器的时脉端的输出端。第五计数器部分1030的这种结构允许第二计数器170将数字码(dc2)输出至外部温度量测仪器，例如图12中的外部温度量测仪器1200。
[0134]
图11为说明根据本揭示内容的各种实施例的另一例示性第二计数器170的示意性电路图。如图11所说明，第二计数器170包括第四计数器部分1110及第五计数器部分1130。第四计数器部分1110包括多个正反器，例如d型正反器和与门。第四计数器部分1110的每一正反器具有输出端(c
b_0
～c
b_y
)。第四计数器部分1110的第一正反器的时脉端接收来自脉冲信号产生器150的脉冲信号(ps2)且连接至脉冲信号产生器150的开关(s3、s4)。第一计数器部分910的输出端(c
a_i+1
)连接至第四计数器部分1110的正反器的重设端。与门具有连接至第一计数器部分910的输出端(c
a_i
)的第一输入端及用以接收enable信号的第二输入端。与门的输出端连接至第四计数器部分1110的正反器的启用端。第四计数器部分1110的这种结构允许第二计数器170计数/获得由脉冲信号产生器150产生的脉冲信号(ps2)的数量，以将由此获得的脉冲信号(ps2)的数量以一系列位元的形式输出，且产生开关信号(switch2)。
[0135]
第五计数器部分1130包括多个正反器(例如，d型正反器)、与非门(例如，串联连接的与门及反向器)。第五计数器部分1130的每一正反器具有连接至第四计数器部分1110的相应一个输出端(c
b_0
～c
b_y
)的输入端。与非门具有连接至第一计数器部分910的输出端(c
a_i
)的第一输入端、用以接收enable信号的第二输入端及连接至第五计数器部分1130的正反器的时脉端的输出端。第五计数器部分1130的这种结构允许第二计数器170将数字码(dc2)输出至外部温度量测仪器，例如图12中的外部温度量测仪器1200。
[0136]
图12为示出根据本揭示内容的各种实施例的耦接至外部温度量测仪器1200的例示性半导体装置100的示意性电路图。如上所述，外部温度量测仪器1200用于量测半导体装置100的温度。例如，如图12所说明，外部温度量测仪器1200例如经由半导体装置100的输出销耦接至第一计数器160及第二计数器170，且接收第一数字码(dc1)及第二数字码(dc2)。外部温度量测仪器1200具有预先建立的查表，该查表存储第二数字码(dc2)与第一数
字码(dc1)的比值及其对应的温度值。外部温度量测仪器1200接收第一数字码(dc1)及第二数字码(dc2)，计算第二数字码(dc2)与第一数字码(dc1)的比值，且参考预先建立的查表将由此计算的比值转换为温度。在量测半导体装置100的温度后，外部温度量测仪器1200向第一计数器160发送measured_done信号。
[0137]
在替代实施例中，第一计数器160不向外部温度量测仪器1200输出数字码(dc1)。在这种替代实施例中，外部温度量测仪器1200通过计算第二数字码(dc2)与预定临限值的比值来量测半导体装置100的温度，且参考预先建立的查表将由此计算的比值转换为温度。
[0138]
图13为说明与根据本揭示内容的各种实施例的半导体装置100相关联的例示性信号的示意性时序图。如图13所说明，与半导体装置100相关联的信号包括reset信号、chop信号、dc2信号及measured_done信号。reset信号由第一计数器160产生以将第一计数器160的数字码(dc1)及第二计数器170的数字码(dc2)重置为零。chop信号由第一计数器160产生以反转电流失配校正电路530的极性或电压偏移校正电路540的极性。dc2信号为作为第二计数器170的输出提供至外部温度量测仪器1200的数字码(dc2)。在通过外部温度量测仪器1200量测半导体装置100的温度之后，第一计数器160自外部温度量测仪器1200接收measured_done信号。
[0139]
如图13所说明，第二计数器170输出由dc2信号的一系列高及低信号位准指示的数字码(dc2)。具有高信号位准的measured_done信号随后由第一计数器160接收。第一计数器160随后产生自低信号位准转变为高信号位准的reset信号以将第一计数器160的数字码(dc1)及第二计数器170的数字码(dc2)重置为零。此后，第一计数器160产生具有用于反转电流失配校正电路530的极性或电压偏移校正电路540的极性的低/高信号位准的chop信号，例如斩波信号(chop1或chop2)。
[0140]
图14为说明根据本揭示内容的各种实施例的监测半导体装置的温度的例示性方法1400的流程图。现将进一步参看图1、图2、图3a、图3b、图5、图9及图10来描述方法1400。应理解，方法1400适用于除图1、图2、图3a、图3b、图5、图9及图10的结构之外的结构。此外，应理解，可以在方法1400之前、期间及之后提供附加操作，且在方法1400的替代实施例中，可以替换或消除下文描述的一些操作。
[0141]
在操作1410中，温度无关电流产生器110产生镜像电流(i
mirror1
～i
mirror3
)，且参考电压产生器130产生参考电压(v
ref
)。
[0142]
在操作1420中，温度相关电流产生器120基于镜像电流(i
mirror2
、i
mirror3
)产生温度相关电流(i
td
)。
[0143]
在操作1430中，第一脉冲信号产生器140使用参考电压(v
ref
)对电流(i
mirror1
)进行采样，以产生脉冲信号(ps1)，且第二脉冲信号产生器150使用参考电压(v
ref
)对温度相关电流(i
td
)进行采样，以产生脉冲信号(ps2)。
[0144]
在操作1440中，第一计数器160计数/获得在操作1430中产生的脉冲信号(ps1)的数量。
[0145]
在操作1450中，第二计数器170计数/获得在操作1430中产生的脉冲信号(ps2)的数量。
[0146]
在操作1460中，第一计数器160输出表示由此获得的脉冲信号(ps1)的数量的数字
码(dc1)，且第二计数器170输出表示由此获得的脉冲信号(ps2)的数量的数字码(dc2)。
[0147]
在操作1470中，第一计数器160判定由此获得的脉冲信号(ps1)的数量是否等于预定临限值。若判定脉冲信号(ps1)的数量不等于预定临限值，亦即第一计数器160判定由此获得的脉冲信号(ps1)的数量小于预定临限值，则流程返回操作1430。否则，亦即第一计数器160判定由此获得的脉冲信号(ps1)的数量等于预定临限值，流程行进至操作1480。
[0148]
在操作1480中，第一计数器160产生重设信号(reset)以将由此获得的脉冲信号(ps1)的数量及第二计数器160获得的脉冲信号(ps2)的数量重设为零。
[0149]
在操作1490中，第一计数器160产生斩波信号(chop1、chop2)以供电流失配校正电路530及电压偏移校正电路540接收且用于分别反转电流失配校正电路530的极性及电压偏移校正电路540的极性。此后，重复操作1430至1490预定次数。
[0150]
图15为说明根据本揭示内容的各种实施例的另一例示性半导体装置1500的示意性方块图。本实施例的半导体装置1500与半导体装置100的不同之处在于，半导体装置1000的第二计数器170而非第一计数器160判定由此获得的脉冲信号(ps2)的数量是否小于或等于预定临限值，当判定由此获得的脉冲信号(ps2)的数量小于预定临限值时，允许第二脉冲信号产生器150产生脉冲信号，且当判定由此获得的脉冲信号(ps2)的数量等于预定临限值时，禁止第二脉冲信号产生器150产生脉冲信号。
[0151]
半导体装置1500的第二计数器170进一步产生斩波信号(chop1、chop2)以供电流失配校正电路530及电压偏移校正电路540接收且用于分别反转电流失配校正电路530的极性及电压偏移校正电路540的极性。半导体装置1500的第二计数器170进一步产生用于将由此获得的脉冲信号(ps2)的数量及由第一计数器160获得的脉冲信号(ps1)的数量重设为零的重设信号(reset)。
[0152]
图16为说明根据本揭示内容的各种实施例的监测半导体装置的温度的例示性方法1600的流程图。现将进一步参看图2、图3a、图3b、图5及图15来描述方法1600。应理解，方法1600适用于除图2、图3a、图3b、图5及图15的结构之外的结构。此外，应理解，可以在方法1600之前、期间及之后提供附加操作，且在方法1600的替代实施例中，可以替换或消除下文描述的一些操作。
[0153]
在操作1610中，温度无关电流产生器110产生镜像电流(i
mirror1
～i
mirror3
)，且参考电压产生器130产生参考电压(v
ref
)。
[0154]
在操作1620中，温度相关电流产生器120基于镜像电流(i
mirror2
、i
mirror3
)产生温度相关电流(i
td
)。
[0155]
在操作1630中，第一脉冲信号产生器140使用参考电压(v
ref
)对电流(i
mirror1
)进行采样，以产生脉冲信号(ps1)，且第二脉冲信号产生器150使用参考电压(v
ref
)对温度相关电流(i
td
)进行采样，以产生脉冲信号(ps2)。
[0156]
在操作1640中，第一计数器160计数/获得在操作1630中产生的脉冲信号(ps1)的数量。
[0157]
在操作1650中，第二计数器170计数/获得在操作1630中产生的脉冲信号(ps2)的数量。
[0158]
在操作1660中，第一计数器160输出表示由此获得的脉冲信号(ps1)的数量的数字码(dc1)，且第二计数器170输出表示由此获得的脉冲信号(ps2)的数量的数字码(dc2)。
[0159]
在操作1670中，第二计数器170判定由此获得的脉冲信号(ps2)的数量是否等于预定临限值。若判定脉冲信号(ps2)的数量不等于预定临限值，亦即第二计数器170判定由此获得的脉冲信号(ps2)的数量小于预定临限值，则流程返回操作1630。否则，亦即第二计数器170判定由此获得的脉冲信号(ps2)的数量等于预定临限值，流程行进至操作1680。
[0160]
在操作1680中，第二计数器170产生重设信号(reset)以将由第一计数器160获得的脉冲信号(ps1)的数量及由此获得的脉冲信号(ps2)的数量重设为零。
[0161]
在操作1690中，第二计数器170产生斩波信号(chop1、chop2)以供电流失配校正电路530及电压偏移校正电路540接收且用于分别反转电流失配校正电路530的极性及电压偏移校正电路540的极性。此后，重复操作1630至1690预定次数。
[0162]
在实施例中，一种半导体装置包含温度无关电流产生器、脉冲信号产生器及计数器。温度无关电流产生器用以产生实质上与温度无关的参考电流及作为参考电流的实质上复制品的镜像电流。脉冲信号产生器耦接至温度无关电流产生器且用以对镜像电流进行取样以产生脉冲信号。计数器耦接至脉冲信号产生器且用以获得脉冲信号产生器所产生的脉冲信号的数量，当判定由此取得的脉冲信号的数量小于预定临限值时，允许脉冲信号产生器产生脉冲信号，且当判定由此获得的脉冲信号的数量等于预定临限值时，禁止脉冲信号产生器产生脉冲信号。
[0163]
在一些实施例中，第一脉冲信号产生器包括第一开关、第二开关、电容器以及比较器。第一开关耦接在温度无关电流产生器与节点之间。第二开关耦接至节点。电容器并联耦接至第二开关。比较器具有耦接至节点的第一比较器输入端、用以接收参考电压的第二比较器输入端以及耦接至第一计数器的比较器输出端。
[0164]
在一些实施例中，温度无关电流产生器进一步用以产生与绝对温度成比例电流及与绝对温度互补电流，以及结合与绝对温度成比例电流与与绝对温度互补电流，以产生参考电流。
[0165]
在一些实施例中，温度无关电流产生器进一步用以产生为参考电流的复制品的第二镜像电流及第三镜像电流。半导体装置进一步包含温度相关电流产生器、第二脉冲信号产生器以及第二计数器。温度相关电流产生器用以基于第一镜像电流及第二镜像电流产生与温度相关的温度相关电流。第二脉冲信号产生器耦接至温度相关电流产生器且用以对温度相关电流进行采样以产生脉冲信号。第二计数器耦接至第二脉冲信号产生器且用以对由第二脉冲信号产生器产生的脉冲信号的第二数量进行计数。
[0166]
在一些实施例中，第二脉冲信号产生器包括第一开关、第二开关、电容器以及比较器。第一开关耦接在温度相关电流产生器与节点之间。第二开关耦接至节点。电容器并联耦接至第二开关。比较器具有耦接至节点的第一比较器输入端、用以接收参考电压的第二比较器输入端以及耦接至第二计数器的比较器输出端。
[0167]
在一些实施例中，温度无关电流产生器进一步用以产生为参考电流实质上的复制品的第二镜像电流及第三镜像电流，且温度相关电流产生器进一步用以：基于第二镜像电流产生与绝对温度成比例电压及与绝对温度互补电压中的一者；将与绝对温度成比例电压及与绝对温度互补电压中的一者转换为与绝对温度成比例电流及与绝对温度互补电流中的一者；以及自第三镜像电流减去与绝对温度成比例电流及与绝对温度互补电流中的一者，以提取温度相关电流。
[0168]
在一些实施例中，温度相关电流产生器进一步包括电流失配校正电路，用以减少电流失配，且第一计数器进一步用以产生斩波信号以供电流失配校正电路接收且用于周期性地反转电流失配校正电路的极性。
[0169]
在一些实施例中，温度相关电流产生器进一步包括电压偏移校正电路，用以减小电压偏移，且第一计数器进一步用以产生斩波信号以供电压偏移校正电路接收且用于周期性地反转电压偏移校正电路的极性。
[0170]
在一些实施例中，温度相关电流产生器包括运算放大器、第一元件以及第二元件。运算放大器耦接在第一节点与第二节点之间。第一元件耦接至第一节点。第二元件耦接至第二节点。第一元件及第二元件具有负温度系数。
[0171]
在一些实施例中，温度相关电流产生器包括运算放大器、第一元件以及第二元件。运算放大器耦接在第一节点与第二节点之间第一元件，耦接至第一节点。第二元件耦接至第二节点。第一元件及第二元件具有正温度系数。
[0172]
在另一实施例中，一种半导体装置包含温度相关电流产生器、脉冲信号产生器及计数器。温度相关电流产生器用以产生与温度相关的温度相关电流。脉冲信号产生器耦接至温度相关电流产生器且用以对温度相关电流进行采样以产生脉冲信号。计数器耦接至脉冲信号产生器且用以获得由脉冲信号产生器所产生的脉冲信号的数量，当判定由此获得的脉冲信号的数量小于预定临限值时，允许脉冲信号产生器产生脉冲信号，且当判定由此获得的脉冲信号的数量等于预定临限值时，禁止脉冲信号产生器产生脉冲信号。
[0173]
在一些实施例中，第二脉冲信号产生器包括第一开关、第二开关、电容器以及比较器。第一开关耦接在温度相关电流产生器与节点之间。第二开关耦接至节点。电容器并联耦接至第二开关。比较器具有耦接至节点的第一比较器输入端、用以接收参考电压的第二比较器输入端以及耦接至第二计数器的比较器输出端。
[0174]
在一些实施例中，温度相关电流产生器进一步包括电流失配校正电路。电流失配校正电路用以减少电流失配，且第二计数器进一步用以产生斩波信号以供电流失配校正电路接收且用于周期性地反转电流失配校正电路的极性。
[0175]
在一些实施例中，温度相关电流产生器进一步包括电压偏移校正电路。电压偏移校正电路用以减小电压偏移，且第二计数器进一步用以产生斩波信号以供电压偏移校正电路接收且用于周期性地反转电压偏移校正电路的极性。
[0176]
在一些实施例中，温度相关电流产生器包括运算放大器、第一元件以及第二元件。运算放大器耦接在第一节点与第二节点之间第一元件耦接至第一节点。第二元件耦接至第二节点。第一元件及第二元件具有负温度系数。
[0177]
在一些实施例中，温度相关电流产生器包括运算放大器、第一元件以及第二元件。运算放大器耦接在第一节点与第二节点之间。第一元件耦接至第一节点。第二元件耦接至第二节点。第一元件及第二元件具有正温度系数。
[0178]
在另一实施例中，一种监测半导体装置温度的方法包含以下步骤：产生实质上与温度无关的参考电流；复制参考电流以产生第一、第二及第三镜像电流；采样第一镜像电流以产生第一脉冲信号；计数第一脉冲信号的数量以产生第一数字码；基于第二及第三镜像电流产生与温度相关的温度相关电流；对温度相关电流进行采样以产生第二脉冲信号；及计数第二脉冲信号的数量以产生第二数字码，从而使用第一及第二数字码监测半导体装置
的温度。
[0179]
在一些实施例中，方法进一步包含以下步骤：产生与绝对温度成比例电流及与绝对温度互补电流；以及结合与绝对温度成比例电流及与绝对温度互补电流以产生参考电流。
[0180]
在一些实施例中，方法进一步包含以下步骤：基于第二镜像电流产生与绝对温度互补电压；将与绝对温度互补电压转换为与绝对温度互补电流；以及自第三镜像电流减去与绝对温度互补电流以提取温度相关电流。
[0181]
在一些实施例中，方法进一步包含以下步骤：基于第二镜像电流产生与绝对温度成比例电压；将与绝对温度成比例电压转换为与绝对温度成比例电流；以及自第三镜像电流减去与绝对温度成比例电流以提取温度相关电流。
[0182]
上文概述了数个实施例的特征，使得熟悉此项技术者可以更好地理解本揭示内容的各态样。熟悉此项技术者应理解，熟悉此项技术者可以容易地将本揭示内容用作设计或修改其他工艺及结构的基础，以实现与本文介绍的实施例相同的目的及/或实现相同的优点。熟悉此项技术者亦应认识到，该些等效构造不脱离本揭示内容的精神及范畴，并且在不脱离本揭示内容的精神及范畴的情况下，该些等效构造可以进行各种改变、替代及变更。

技术特征：

1.一种半导体装置，其特征在于，包含：一温度无关电流产生器，用以产生与温度无关的一参考电流及为该参考电流的一复制品的一镜像电流；一第一脉冲信号产生器，耦接至该温度无关电流产生器且用以对该镜像电流进行采样以产生一脉冲信号；及一第一计数器，耦接至该第一脉冲信号产生器且用以获取由该第一脉冲信号产生器产生的脉冲信号的一第一数量，当判定由此获得的脉冲信号的该第一数量小于一预定临限值时，允许该第一脉冲信号产生器产生该脉冲信号，且当判定由此获得的脉冲信号的该第一数量等于该预定临限值时，禁止该第一脉冲信号产生器产生该脉冲信号。2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，其中该第一脉冲信号产生器包括：一第一开关，耦接在该温度无关电流产生器与一节点之间；一第二开关，耦接至该节点；一电容器，并联耦接至该第二开关；及一比较器，具有耦接至该节点的一第一比较器输入端、用以接收一参考电压的一第二比较器输入端以及耦接至该第一计数器的一比较器输出端。3.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，其中该温度无关电流产生器进一步用以：产生一与绝对温度成比例电流及一与绝对温度互补电流；及结合该与绝对温度成比例电流与该与绝对温度互补电流，以产生该参考电流。4.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，其中该温度无关电流产生器进一步用以产生为该参考电流的复制品的一第二镜像电流及一第三镜像电流，该半导体装置进一步包含：一温度相关电流产生器，用以基于该第一镜像电流及该第二镜像电流产生与温度相关的一温度相关电流；一第二脉冲信号产生器，耦接至该温度相关电流产生器且用以对该温度相关电流进行采样以产生一脉冲信号；及一第二计数器，耦接至该第二脉冲信号产生器且用以对由该第二脉冲信号产生器产生的脉冲信号的一第二数量进行计数。5.如权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，其中该第二脉冲信号产生器包括：一第一开关，耦接在该温度相关电流产生器与一节点之间；一第二开关，耦接至该节点；一电容器，并联耦接至该第二开关；及一比较器，具有耦接至该节点的一第一比较器输入端、用以接收一参考电压的一第二比较器输入端以及耦接至该第二计数器的一比较器输出端。6.如权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，其中该温度无关电流产生器进一步用以产生为该参考电流的复制品的该第二镜像电流及该第三镜像电流，且该温度相关电流产生器进一步用以：基于该第二镜像电流产生一与绝对温度成比例电压及一与绝对温度互补电压中的一者；
将该与绝对温度成比例电压及该与绝对温度互补电压中的该一者转换为一与绝对温度成比例电流及一与绝对温度互补电流中的一者；及自该第三镜像电流减去该与绝对温度成比例电流及该与绝对温度互补电流中的该一者，以提取该温度相关电流。7.如权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，其中该温度相关电流产生器进一步包括一电流失配校正电路，用以减少一电流失配，且该第一计数器进一步用以产生一斩波信号以供该电流失配校正电路接收且用于周期性地反转该电流失配校正电路的一极性。8.如权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，其中该温度相关电流产生器进一步包括一电压偏移校正电路，用以减小一电压偏移，且该第一计数器进一步用以产生一斩波信号以供该电压偏移校正电路接收且用于周期性地反转该电压偏移校正电路的一极性。9.一种半导体装置，其特征在于，包含：一温度相关电流产生器，用以产生与温度相关的一温度相关电流；一第二脉冲信号产生器，耦接至该温度相关电流产生器且用以对该温度相关电流进行采样以产生一脉冲信号；及一第二计数器，耦接至该第二脉冲信号产生器且用以获取由该第二脉冲信号产生器产生的脉冲信号的一数量，当判定由此获得的脉冲信号的该数量小于一预定临限值时，允许该第二脉冲信号产生器产生该脉冲信号，且当判定由此获得的脉冲信号的该数量等于该预定临限值时，禁止该第二脉冲信号产生器产生该脉冲信号。10.一种监测一半导体装置的一温度的方法，其特征在于，包含以下步骤：产生与温度无关的一参考电流；复制该参考电流以产生一第一镜像电流、一第二镜像电流及一第三镜像电流；采样该第一镜像电流以产生多个第一脉冲信号；计数所述多个第一脉冲信号的一第一数量以产生一第一数字码；基于该第二镜像电流及该第三镜像电流产生与温度相关的一温度相关电流；采样该温度相关电流以产生多个第二脉冲信号；及计数所述多个第二脉冲信号的一第二数量以产生一第二数字码，由此使用该第一数字码及该第二数字码监测该半导体装置的一温度。

技术总结

一种半导体装置及监测半导体装置的温度的方法，半导体装置包括：温度无关电流产生器，产生实质上与温度无关的参考电流及为参考电流实质上的复制品的镜像电流；脉冲信号产生器，对镜像电流进行采样以产生脉冲信号；及计数器，获取由脉冲信号产生器产生的脉冲信号的数量，当判定由此获得的脉冲信号的数量小于预定临限值时，允许脉冲信号产生器产生脉冲信号，且当判定由此获得的脉冲信号的数量等于预定临限值时，禁止脉冲信号产生器产生脉冲信号。号。号。